Бібліотека - БЖД - Основи безпеки життєдіяльності людини

4.6. Ультрафіолетове, видиме і лазерне випромінювання в робочих зонах
Ультрафіолетове випромінювання Ультрафіолетове випромінювання (УФВ) — це частина спектра електромагнітного випромінювання з довжиною хвилі до 400 нм. В умовах виробництва працівники найчастіше зазнають впливу УФВ з довжиною хвилі 220–360 нм. За фотобіологічним ефектом спектр УФВ поділяється на чотири ділянки: А — викликає стійку біологічну дію; В — сильно діє на шкіру; С — виражено діє на тканинні білки і ліпіди; вакуумна — вбирається всіма матеріалами і середовищами і на стан людини не впливає. Ультрафіолетове випромінювання виробничих джерел (ділянка С) здатне змінювати газовий склад атмосферного повітря внаслідок його іонізації. Утворювані при цьому озон і оксид азоту високотоксичні й можуть стати небезпечними при виконанні зварювальних робіт, які супроводжуються УФВ, у приміщеннях з недостатньою вентиляцією, в обмеженому або замкнутому просторі. Інтенсивність УФВ у виробничому середовищі в десятки разів перевищує інтенсивність природного випромінювання Сонця і значно відрізняється від нього спектральним складом. Ультрафіолетове випромінювання характеризується фізичними (енергетичними) і біологічними величинами.

Енергетичні величини УФВ. Енергетична опроміненість (інтенсивність опромінення) — це поверхнева густина потоку енергії, що припадає на одиницю площі опромінюваної поверхні (Вт/м2, мВт/м2, мкВт/см2); доза енергетичної опроміненості — ват за годину на квадратний метр [Вт/ (м2 ⋅ год), мВт/(м2 ⋅ год), мкВт/(м2 ⋅ год)]. Біологічні величини УФВ: еритемні й бактерицидні. Еритемний потік енергії (потужності) УФВ характеризує випромінювання за його корисною (у малих дозах) дією на людей і тварин. Одиниця еритемного потоку енергії випромінювання — Ер, що відповідає потоку монохроматичного випромінювання 1 Вт і довжиною хвилі 297 нм. Еритемна опроміненість (освітленість) — це відношення еритемного потоку енергії випромінювання до одиниці площі опромінюваної поверхні. Одиниця еритемної опроміненості — Ер на квадратний метр (Ер/м2); похідні: мЕр/м2, Ер/см2. Доза еритемної опроміненості — це відношення еритемного потоку енергії випромінювання за одиницю часу до одиниці площі випромінюваної поверхні. Одиниця еритемної дози опроміненості — Ер за годину на квадратний метр [Ер/(м2 ⋅ год), мЕр/(м2 ⋅ год), мкЕр/(см2 ⋅ хв)]. Повна еритемна біодоза УФВ 330–1000 мкЕр/(см2 ⋅ хв). Співвідношення одиниць дози енергетичної і еритемної опроміненості УФВ подано в табл. 20.
Таблиця 20 Співвідношення одиниць дози енергетичної та еритемної опроміненості УФВ на ділянці В 1
Співвідношення одиниць дози опроміненості УФВ Одиниця дози УФВ мкВт/(см2 ⋅ хв) мЕр/(м2 ⋅ год) мкЕр/(см2 ⋅ хв) мЕр/(м2 ⋅ хв) енергетичної мкВт/(см2 еритемної мЕр/(см2

Бактерицидну дію УФВ визначають за бактерицидним потоком, одиницею якого є бакт — бактерицидний потік монохроматичного
1

Шевченко А. М. та ін. Гігієна праці. — К.: Інфотекс, 2000. — 608 с.

випромінювання в 1 Вт і довжиною хвилі 255,5 нм. Похідні одиниці бакту (бакт/м2) — мілі- та мікробакт на метр або сантиметр квадратний (мбакт/м2, мкбакт/см2). Джерела УФВ поділяють на природні та штучні. Основним природним джерелом УФВ є Сонце. Потужність УФВ на Землі залежить від географічної широти, пори року, висоти над рівнем моря. На інтенсивність УФВ розсіюванням і вбиранням впливають туман і хімічні речовини, що містяться в атмосферному повітрі. Сумарний потік УФВ на ділянках А і В становить 3–4 % загальної енергії сонячного випромінювання. Штучні джерела УФВ — газорозрядні (ртутні лампи низького та високого тиску, металеві галогенові лампи, ксенонові лампи, натрієві лампи високого тиску, водневі та дейтерієві лампи, дугове зварювання, флуоресцентні лампи) і розжарення (вуглецева дуга, оксиацетиленове полум’я). У промисловості одним з основних джерел УФВ є електрична дуга, яку застосовують під час зварювальних робіт, електроплавленні сталі, фотоцинкографії, світлокопіювальних роботах, виробництві радіоламп і ртутних випрямлячів. Підсилювати потік УФВ можуть рефлектори у вигляді дзеркал різної форми (прожектори кіноательє, світлолікувальних кабінетів та ін.). Інтенсивність і спектр УФВ від електричної дуги залежать від сили струму, складу і діаметра електродів. Біологічна дія ультрафіолетового випромінювання на людину Механізм дії УФВ на організм людини залежить від довжини хвилі. Під впливом довгохвильового УФВ у шкірі утворюються біологічно активні речовини і продукти розкладу (фотолізу); під впливом короткохвильового УФВ переважають процеси денатурації. Загалом основою багатьох біологічних ефектів УФВ є здатність дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) поглинати енергію фотона. При цьому в ній відбуваються зміни, які називаються фотобіологічним ефектом. Найзагальніша зміна в молекулі ДНК під впливом УФВ полягає в руйнуванні полінуклеотидних ланцюжків. Крім змін у молекулах ДНК відбуваються зміни і в молекулах рибонуклеїнових кислот (РНК), що виражені меншою мірою. Фотобіологічні ефекти можуть призвести до загибелі клітин, їх мутації і канцерогенного переродження. Слід зауважити, що майже в усіх клітинах існує система відновлення ДНК — репараційна система, яка відновлює пошкодження внаслідок дії УФВ. Наслідком впливу на шкіру великої дози УФВ є дерматит, який супроводжується набряканням, жаром і свербінням. При цьому в результаті відновлення (репарації) клітинних ушкоджень товщають епідерміс і дерма (гіперплазія). Вважають, що гіперплазія епідермісу є захисною реакцією на дію УФВ. Крім того, захисну дію має пігмент меланін, який у складі меланоцитів у великій кількості нагромаджується у поверхневих (роговому й ростковому) шарах шкіри і є своєрідним екраном на шляху УФВ. Повторне опромінення УФ призводить до збільшення у шкірі кількості меланоцитів, що містять пігмент, а також до утворення меланіну в клітинах, які його не виробляють. Еритема, що виникла на місці опромінення, є наслідком посилення кровотоку в шкірі та розширення кровоносних судин. У разі тривалої і повторюваної дії великих доз УФВ відбуваються альтерація, фіброз і еластоз шкіри, атрофія епідермісу і навіть рак шкіри, що пояснюється здатністю УФВ ушкоджувати ДНК та її систему репарації. Експериментально доведено, що канцерогенна активність властива УФВ з довжиною хвилі 230–320 нм, особливо у спектрі 290–320 нм. Вірогідність виникнення пухлини внаслідок дії УФВ залежить від сумарної його дози, спектра, тривалості експозиції, індивідуальної чутливості організму та ін. Водночас встановлено, що дія суберитемних доз довгохвильового УФВ протягом усього життя не викликає розвитку пухлин шкіри. Під впливом УФВ можуть виникати гострі (кератит і катаракта) і хронічні ураження очей. Тривалість латентного періоду в разі фотокератиту залежить від дози опромінення і коливається від 30 хв до 24 год. Характерні ознаки кератиту: відчуття стороннього тіла (піску) в очах, світлобоязнь, сльозотеча і блефароспазм. Ці ознаки зникають без ускладнень приблизно через 48 год. Порогова доза енергетичної опроміненості, яка викликає фотокератит, — 50–110 Вт/м2. Кришталик вбирає УФВ більшою мірою, ніж інші ділянки ока. При повторному опроміненні око, на відміну від шкіри, не набуває підвищеної стійкості до нього і як наслідок постійного опромінення може розвинутися катаракта. Ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі 313 нм не викликає утворення катаракти; найбільше уражають око короткі хвилі (293–297 нм). Причиною виникнення катаракти можуть стати фотосенсибілізатори — антибіотики, сульфаніламіди, фенотіазини, яких у навколишньому середовищі утворюється дедалі більше.

Дефіцит УФВ протягом тривалого часу викликає УФ-недостатність, що виявляється у зниженні резистентності організму в результаті пригнічення імунологічної реактивності. Суберитемні дози довгохвильового УФВ підвищують стійкість організму до впливу хімічних речовин загальнотоксичної, алергенної і канцерогенної дії. Механізм захисного впливу суберитемних доз щодо хімічних сполук полягає у підвищенні імунологічної реактивності, активізації мікросомального апарату печінки і мітохондріальних ферментів. Засоби захисту від понаднормової дози УФВ поділяються на чотири групи: • протисонячні екрани; • захисний одяг; • прозорі матеріали для захисту шкіри і очей; • засоби відбивання УФВ. Розглядають фізичні та хімічні протисонячні екрани. Фізичні екрани виготовляють у вигляді перепон, які відбивають, розсіюють або загороджують світло. Хімічними екранами є параамінобензойна кислота та її складні ефіри, солі коричної кислоти і бензофенони. Найкращий ефект мають бензофенони, які добре поглинають УФВ усіх спектрів. Саме тому використовують захисні креми з інгредієнтами, що поглинають УФВ. Захисний одяг складається з куртки і капюшона з попліну або фланелету. Більшість інших тканин пропускають щонайменше 50 % УФВ. Для захисту очей і шкіри достатньо віконного скла, яке не пропускає випромінювання з довжиною хвилі менш як 315 нм. Для надійнішого захисту очей використовують захисні скельця з різним ступенем прозорості. Повний захист від УФВ усього діапазону хвиль забезпечують флінтглас і скло, яке містить оксиди свинцю. У боротьбі з відбиттям УФВ велике значення мають фарби, здатні поглинати УФВ. Коефіцієнт відбивання УФВ коливається від нуля до 90 %. Наприклад, фарби з оксидом цинку і титану відбивають відповідно 2,5 і 6 % УФВ з довжиною хвилі 253 нм, а біла стінна штукатурка — 46 %. Фарби на олійній основі мають низький коефіцієнт відбиття. Для профілактики ультрафіолетової недостатності використовують як сонячне випромінювання (інсоляція приміщень), так і УФВ штучних джерел. Ефективність профілактичного УФВ доведено численними дослідженнями і закріплено санітарним законодавством.

У виробничих приміщеннях, де за технологією неможливо створити рекомендований рівень інсоляції, організовують штучне профілактичне опромінення тих, хто працює. Видиме випромінювання Видиме випромінювання формує мікроклімат виробничих приміщень, але його можна вважати також окремим чинником виробничого середовища, що безпосередньо впливає на організм людини. У металургійних, ковальсько-пресових, термічних і ливарних цехах машинобудівних заводів, у виробничих цехах скляних заводів, при зварювальних роботах, у поліграфії, приладобудуванні, сільському господарстві, при застосуванні люмінесцентних джерел світла, незважаючи на вдосконалення технології, працівники тривалий час перебувають під впливом видимого випромінювання. Таке випромінювання є електромагнітним випромінюванням з довжиною хвиль 400–760 нм, що поширюється в однорідному середовищі зі швидкістю 300 000 км/с. При взаємодії із середовищем видиме випромінювання може поглинатися, відбиватися, заломлюватися, зазнавати дифракції, інтерференції і поляризації. При поглинанні воно перетворюється на енергію фотохімічних реакцій, електронів (фотохімічний ефект), теплову. Спектр видимого випромінювання наведено в табл. 21
Спектр видимого випромінювання 1
Фотобіологічний спектр Червоний Оранжевий Жовтий Зелений Блакитний Синій Фіолетовий Діапазон хвиль нм 760—620 620—590 590—560 560—500 500—480 480—450 450—400 м ⋅ 10–7 7,6—6,2 6,2—5,9 5,9—5,6 5,6—5,0 5,0—4,8 4,8—4,5 4,5—4,0

Таблиця 21

Діапазон частот, Гц ⋅ 1014 4,0—4,8 4,8— 5,1 5,1—5,4 5,4—6,0 6,0—6,3 6,3—6,7 6,7—7,5

Примітка. Енергія фотона для всіх фотобіологічних спектрів видимого випромінювання становить 1,66–3,11 еВ.
1

Шевченко А. М. та ін. Гігієна праці. — К.: Інфотекс, 2000. — 608 с.

Джерелами електромагнітного випромінювання видимого діапазону є тіла, нагріті до температури понад 800 °С, і люмінесцентні джерела. За температурою джерела визначають переважне випромінювання того чи того діапазону хвиль. Збільшення температури тіла призводить до зменшення довжини хвилі електромагнітного випромінювання; при цьому енергія фотонів збільшується. Інтенсивність видимого випромінювання зменшується обернено пропорційно квадрату відстані від джерела випромінювання. Біологічна дія. Кількість поглинутої біологічним об’єктом енергії залежить від інтенсивності потоку випромінювання, який падає на поверхню тіла, тривалості випромінювання, площі опромінюваної поверхні. Спектральний склад випромінювання визначає глибину його проникнення у тканини організму і поглинання його тканинами. Видима частина спектра справляє тепловий ефект і специфічну енергетичну дію, властиву всьому діапазону випромінювання. Впливаючи насамперед на зоровий аналізатор, видиме випромінювання справляє також загальну біологічну дію. У червоній частині спектра ефект видимого випромінювання наближається до дії інфрачервоного, а у фіолетовій — до ультрафіолетового. Видиме випромінювання викликає пігментацію шкіри (засмагу), йому властива значна бактерицидна дія. Проте для отримання цих ефектів, інтенсивність і тривалість дії видимого випромінювання мають набагато перевищувати інтенсивність і тривалість дії ультрафіолетового випромінювання. Лазерне випромінювання і його вплив на людину Біологічна дія лазерного випромінювання визначається такими основними характеристиками: довжиною хвилі, інтенсивністю і тривалістю опромінювання, частотою проходження імпульсів, анатомічними і функціональними особливостями тканин, на які діє випромінювання, площею опромінюваних поверхонь. Розрізняють термічну і нетермічну, загальну і місцеву дію лазерного випромінювання. Термічна дія випромінювання лазерів безперервної дії має багато спільного зі звичайним нагріванням. Під дією імпульсного лазерного випромінювання тканини організму швидко нагріваються з миттєвим скипанням тканинної рідини, що призводить до механічного ушкодження тканин. Якщо енергія випромінювання перевищує 100 Дж, у результаті руйнування і випаровування клітинних елементів на шкірі одразу виникає чітко окреслена ділянка лазерного опіку. Саме на цьому ефекті ґрунтується дія лазерного скальпеля, який використовують у хірургії. Нетермічна дія зумовлюється переважно електричним і фотохімічним ефектами, а також поглинанням тканинами електромагнітної енергії. Під дією лазерного випромінювання невеликої потужності (одиниці й десятки міліват) пригнічуються пігментоутворення і ферментні системи шкіри. Наприклад, опромінення лазером певних ділянок шкіри кінцівок впливає на функціональний стан вегетативної нервової і серцево-судинної систем. Місцева дія лазерного випромінювання може викликати ураження очей і органів, які вибірково реагують на цей вид випромінювання. Око пропускає випромінювання з довжиною хвилі 0,4–1,4 мкм. Тому випромінювання таких найпоширеніших лазерів, як рубіновий (λ = 0,69 мкм), неодимовий (λ = 1,06 мкм) і гелій-неоновий (λ = 0,63 мкм), майже без втрат досягає сітківки. Паралельність лазерних променів дає змогу фокусувати їх оптичними системами ока, в результаті чого на сітківці утворюється висока локальна густина енергії. Електромагнітні хвилі видимого діапазону впливають переважно на фотосенсорний шар сітківки, викликаючи тимчасову втрату зору, а в разі опіку — втрату зору в цій ділянці зорового простору. В ультрафіолетовому діапазоні (240–450 нм) лазерного випромінювання енергія поглинається всіма білковими структурами ока, в тому числі рогівкою і кришталиком. Унаслідок опіку насамперед уражається слизова оболонка ока. При великому рівні енергії лазерного випромінювання коагуляція білків рогівки призводить до повної втрати зору. В інфрачервоному діапазоні (ближня і середня ділянки — 820–1500 нм) лазерного випромінювання енергія поглинається райдужною оболонкою, кришталиком і склоподібним тілом. Райдужна оболонка швидко нагрівається, відбувається коагуляція білків кришталика і, як зазначалося, незворотна втрата зору. Ураження очей лазерним випромінюванням цього діапазону відбувається після його тривалої дії. Діапазон ближньої ділянки інфрачервоного спектра (1000–1600 нм) найбезпечніший для очей, тому що навіть при високих рівнях енергії випромінювання ураження, які виникають, є тимчасовими і поверхневими. Отже, тривала дія на організм лазерного випромінювання спричинює порушення функцій нервової і серцево-судинної систем, викликає
зміни гематологічних, імунологічних показників, активності окремих ферментів і медіаторів. У більшості випадків вони діагностуються як астенічні й астено-вегетативні синдроми, що супроводжуються компенсаторно-пристосувальними реакціями. Клінічна симптоматика, спричинена впливом лазерного випромінювання, не має специфічного характеру і є наслідком комплексу несприятливих виробничих чинників, що виникають при порушенні правил експлуатації лазерів. Заходи профілактики негативного впливу лазерного випромінювання Під час роботи з лазерами рівні шкідливих виробничих чинників не повинні перевищувати встановлених державними стандартами і нормативно-технічною документацією. Лазери IV класу слід розміщувати в окремих приміщеннях, що відповідають певним гігієнічним вимогам. Зокрема, внутрішнє опорядження стін і стелі таких приміщень має бути з матовою поверхнею. При експлуатації лазерів III–IV класів двері приміщень потрібно обладнувати блокуванням, внутрішніми замками, таблом “Стороннім вхід заборонений” і знаком лазерної небезпеки. Використовуючи лазери II–III класів, лазерно небезпечну зону слід обов’язково огороджувати або екранувати пучок випромінювання. Екрани й огорожі потрібно виготовляти з матеріалів, що мають найменший коефіцієнт відбиття для певного виду випромінювання, вогнестійкі та не виділяють токсичних речовин під впливом лазерного випромінювання. Якщо експлуатація лазера супроводжується утворенням шкідливих газів і аерозолів, рівень яких перевищує гранично допустимі концентрації, то робочі місця слід обладнувати місцевою витяжною вентиляцією. Забороняється працювати з лазерними установками в затемненому приміщенні, оскільки при зниженій освітленості розширюється зіниця ока і збільшується вірогідність влучення в неї лазерного променя. Для захисту рук від впливу лазерного випромінювання достатньо одягнути бавовняні рукавички, а для захисту очей — окуляри зі спеціального скла, які доцільно вмонтовувати в захисну маску для обличчя. Світлофільтри захисних окулярів забезпечують зниження інтенсивності лазерного опромінення очей до допустимої. Під час роботи з лазерами слід застосовувати тільки ті засоби захисту, на які є нормативно-технічна документація.

4.7. Шум і його основні характеристики у виробничих умовах
Здатність слухового аналізатора сприймати широкий діапазон звукових тисків пояснюється тим, що він вирізняє не різницю, а стислість змін абсолютних величин, які характеризують звук (східчастість сприйняття). Тому вимірювати інтенсивність звуку і звуковий тиск в абсолютних (фізичних) одиницях важко і незручно. В акустиці для вимірювання інтенсивності звуків або шуму застосовують спеціальну систему, яка враховує логарифмічну залежність між подразненням і слуховим сприйняттям, — шкалу бел і децибел. Вона відповідає фізіологічному сприйняттю і уможливлює різке скорочення діапазону значень вимірюваних величин. За цією шкалою кожний наступний ступінь звукової енергії перевищує попередній у 10 разів. Наприклад, якщо інтенсивність звуку більша у 10, 100, 1000 разів, то за логарифмічною шкалою вона відповідає збільшенню на 1, 2, 3 одиниці. Логарифмічна одиниця, яка відбиває десятиразовий ступінь збільшення інтенсивності звуку над рівнем моря, називається белом (Б), тобто є десятковим логарифмом відношення інтенсивностей звуків. Отже, при вимірюванні інтенсивності звуків використовують не абсолютні величини звукової енергії або тиску, а відносні, які виражають відношення енергії або тиску звуку до порогових для слуху значень енергії або тиску. Діапазон енергії, який сприймається слухом як звук, становить 13–14 Б. Для зручності використовують не бел, а одиницю, що в 10 разів менша — децибел (дБ). Децибел приблизно відповідає мінімальному приросту інтенсивності звуку, який розрізняє вухо. Вимірювані в такий спосіб величини називаються рівнями інтенсивності звуку, або рівнями звукового тиску. Інтенсивність звуку суб’єктивно відчувається як гучність. Характеристика шуму в децибелах не дає повного уявлення про його гучність. Це залежить від різної чутливості вуха до різних акустичних частот. Звуки однієї інтенсивності, але різних частот сприймаються на слух як неоднаково гучні. Слуховий аналізатор по-різному сприймає різні частоти. При рівнях інтенсивності звуку до 70 дБ максимальна чутливість слухового аналізатора становить 1–5 кГц і зменшується з підвищенням і зниженням частоти. Тому звуки (тони) однакової інтенсивності на різних частотах здаються на слух